PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA
SKRIPSI Untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat Sarjana Strata 1
Disusun Oleh :
FAJAR TAUFIK NIM :11040059
JURUSAN TEKNIK MESIN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2015
i
ii
HALAMAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya : Nama
: FAJAR TAUFIK
NIM
: 11040059
Jurusan
: Teknik Mesin
Menyatakan dengan sesungguhnya dan sejujurnya, bahwa skrispi saya yang berjudul : “PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA “ Adalah asli hasil penelitian saya sndiri dan bukan plagiasi hasil karya orang lain. Kecuali bagian-bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.
Yogyakarta, 29 Mei 2015 Yang Menyatakan
Fajar Taufik NIM : 11040059
iii
MOTTO
The first you make habbite, at the last habbit make you
Janganlah pernah berharap apapun selain kepada Allah karena dialah penggegam sesuatu. Jalanilah hidup hanya dengan mencari keridhoanNya
“ Dan Dia-lah Tuhan yang membentangkan (permukaan) bumi dan menjadikan gunung gunung dan sungai sungai padanya dan menjadikan kepadanya segala macam berpasang-pasangan. Dialah yang menutupkan malam kepada siang sesungguhnya yang demikian itu, merupakan ayat ayat (kauniyah) bagi orang orang yang berfikir (Qs, ar raad 3)
You must try until you get success!!!
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah yang Maha pengasih lagi Maha penyayang yang telah menganugerahkan akal dan fikiran beserta nafsu pada diri manusia. Betapa besar kasih sayang Allah kepada seluruh umat-Nya. Dengan kasih sayang-Nya pula akhirnya penulis dapat meyusun dan menyelesaikan penulisan laporan dengan
judul
“PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA “ Penyelesaian laporan atau penelitian ini tentu tidaklah lepas dari bantuan, bimbingan dan dukungan serta semangat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingi mengucapkan terimakasih kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Nurfi Ahmadi, S.T,M.Eng selaku ketua jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. 3. Bapak Ir.Sudarmanto, M.T. dan Ibu Henny Pratiwi, S.T.,M.Eeng selaku dosen pembimbing skripsi Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutcipto. 4. Semua dosen Teknik Mesin STTA yang telah membagi ilmunya 5. Teman satu tim Skripsi Teknik Komposit yang sudah bekerja sama dengan baik (Hangga, Sigit, Pamungkas, Hizba, Bayu, Cahyo) serta teman-teman yang lain. 6. Bapak Saefudin, ibu Fadilah, Aziz, Maskur (a’ung), Indra, Irna, Anjar, Retno dan Hilman yang senantiasa mendo’a kan menyemangati dan selalu memberi dukungan moril dan materil serta kasih sayang kepada penulis 7. Semua pihak dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu dalam penyusunan Skripsi ini sampai selesai. v
Penulis meyadari bahwa penulisan skripsi atau penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Masih banyak hal yang perlu diperbaiki untuk masa mendatang. Oleh karena itu, penulis berharap kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan skripsi ini. Penulis juga berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya. Aamiin.
Yogyakarta, 15 Mei 2015
Penulis
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN............................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. iii HALAMAN MOTTO ........................................................................................... iv KATA PENGANTAR........................................................................................... v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix DAFTAR GAMABAR......................................................................................... . x DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xii DAFTAR SIMBOL ............................................................................................... xiii ABSTRAK ............................................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang .........................................................................................1
1.2
Rumusan Masalah ....................................................................................3
1.3
Batasan Masalah ......................................................................................3
1.4
Tujuan Penelitian .....................................................................................4
1.5
Manfaat Penelitian ...................................................................................4
1.6
Sistematika Penulisan ..............................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Kajian Pustaka .........................................................................................6
2.2
Landasan Teori ........................................................................................7 2.2.1
Pengertian Bahan Komposit ................................................................. 7
2.2.2
Klasifikasi Komposit ......................................................................8
2.2.2.1 Klasifikasi Berdasarkan Bentuk .................................................8 2.2.3
Matriks ............................................................................................9
2.2.4
Resin Epoksi ...................................................................................10
2.2.5
Kayu Albasia ...................................................................................11
2.2.6
Metode Pembuatan Komposit .........................................................13
vii
2.3
2.4
Pengujian ...................................................................................................13 2.3.1
Uji Tarik .........................................................................................13
2.3.2
Uji Impak .......................................................................................16
2.3.3
Uji SEM .........................................................................................19
Hipotesa ....................................................................................................20
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Diagram Alir ............................................................................................21
3.2
Proses Pembuatan Komposit ...................................................................22 3.2.1
Proses Pemilihan Serbuk Kayu Albasia ..........................................22
3.2.2
Persiapan Pembuatan Komposit ......................................................22
3.3
Tahapan Pembuatan Komposit .................................................................26
3.4
Peritungan Kebutuhan Komposit..............................................................26
3.5
Proses Pembuatan Spesimen Uji ..............................................................28
BAB lV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Hasil Pengujian Impak..............................................................................31
4.2
Hasil Pengujian Tarik ...............................................................................35
4.3
Hasil Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) ..........................38
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan ..............................................................................................41
5.2
Saran ........................................................................................................42
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................43 LAMPIRAN
viii
DAFTAR TABEL
No.Tabel
Nama Tabel
Hlm
Tabel 2.1
Sifat fisis dan mekanis kayu albasia
12
Tabel 3.1
Variasi pengadukan dan kebutuhan komposit
28
ix
DAFTAR GAMBAR
No. Gambar
Nama Gambar
Halaman
Gambar 2.1
Skema Penyusunan Serat
8
Gambar 2.2
Komposit Berpartikel
9
Gambar 2.3
Geometri dan Dimensi Spesimen Uji Tarik ASTM D 638
14
Gambar 2.4
Alat Uji Tarik (Ultimate Testing Machine)
14
Gambar 2.5
Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan
15
Gambar 2.6
Benda Uji Impak
16
Gambar 2.7
Pengujian Impak dengan Charpy
16
Gambar 2.8
Simulasi Charpy
18
Gambar 2.9
Simulasi Izod
18
Gambar 2.10
Skema SEM
20
Gambar 3.1
Serbuk kayu Albasia
22
Gambar 3.2
Resin Epoksi dan Hardener
23
Gambar 3.3
Wax
23
Gambar 3.4
Rencana Dimensi Cetakan
23
Gambar 3.5
Timbanagan
24
Gambar 3.6
Pengayak 20 mesh
25
Gambar 3.7
Pengayak 30 mesh
25
x
Gambar 3.8
Cetakan yang sudah dikasih malam
25
Gambar 3.9
Cetakan komposit
27
Gambar 3.10
Pemotongan komposit yang sudah dimarking
28
Gambar 3.11
Spesimen uji yang sudah dipotong sesuai ASTM 5942-96
29
Gambar 3.12
a) Alat Uji Impak dan b) Proses pemasanagan
29
Gambar 3.13
Spesimen Uji Tarik ASTM 638-02
30
Gambar 3.14
Alat Uji Tarik UTM (Ultimate Testing Machine)
30
Gambar 4.1
Grafik Energi serap dengan waktu pengadukan 15 menit
31
Gambar 4.2
Grafik Energi serap dengan waktu pengadukan 45 menit
32
Gambar 4.3
Perbandingan Energi serap dengan waktu 15 dan 45 menit
32
Gambar 4.4
Grafik Harga Impak pengadukan 15 menit
33
Gambar 4.5
Grafik Harga Impak pengadukan 45 menit
34
Gambar 4.6
Perbandingan Harga Impak pengadukan 15 dan 45 Menit
34
Gambar 4.7
Tegangan dengan waktu pengadukan 15 menit
35
Gambar 4.8
Tegangan dengan waktu pengadukan 45 menit
36
Gambar 4.9
Perbandingan Tegangan dengan pengadukan 15,45 menit
37
Gambar 4.10
Hasil Foto SEM Pembesaran 50 kali
38
Gambar 4.11
EDS (Electron Dispersive Spectrocopy)
39
Gambar 4.12
Hasil Foto SEM Pembesaran 500 kali
39
Gambar 4.13
Hasil Foto SEM Pembesaran 500 kali
40
xi
DAFTAR LAMPIRAN
No. Lampiran
Nama Lampiran
Lampiran 1.
Contoh Perhitungan Pengujian Tarik
Lampiran 2.
Data Hasil Pengujian Tarik
Lampiran 3.
Contoh Perhitungan Pengujian Impak
Lampiran 4.
Data Hasil Pengujian Impak
Lampiran 5.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit, 695 rpm
Lampiran 6.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit,773 rpm
Lampiran 7.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit, 853 rpm
Lampiran 8.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 695 rpm
Lampiran 9.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 773 rpm
Lampiran 10.
Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 853 rpm
Lampiran 11.
Hasil EDS (Electron Dispersive Spectrocopi)
xii
DAFTAR SIMBOL
P A E g m R HI V Σ ∆L L L0 β α
σ ε
: Beban Tarik (N) : Luas panampang (mm2) : Energi serap (J) : Grafitasi (m/s2) : Massa pendulum (m) : Panjang pendulum (m) : Harga Impak (J/mm2) : Volum (cm3) : Jumlah : Pertambahan panjang (mm) : Panjang(m) : Panjang mula mula (mm) : Sudut ayunan pendaluman setelah diayunkan (0) : Sudut ayunan pendaluman sebelum diayunkan (0)
: Tegangan (Mpa) : Regangan (%)
xiii
Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu dan kecepatan pengadukan epoksi terhadap pengujian tarik dan impak pada komposit serbuk kayu albasia. Penelitian ini menggunakan bahan epoksi sebagai matrik dan serbuk kayu albasia sebagai penguatnya. Metode yang digunakan dalam proses pembuatan menggunakan metode hand-lay up. Mula mula serbuk kayu diayak untuk mendapatkan ukuran 20 dan 30 mesh kemudian dijemur. Selanjutnya epoksi dan serbuk kayu albasia diaduk dengan variasi waktu 15 dan 45 menit dengan variasi kecepatan 695 rpm, 773 rpm, dan 853 rpm menggunakan mixer. Setelah tercampur rata, ditambah dengan hardener dan diaduk lagi. Setelah campuran epoksi, serbuk kayu dan hardener tercampur, campuran tersebut dituangkan pada cetakan dan dioven selama 40 menit dengan suhu 600C. Dari hasil observasi, penelitian ini menunjukan bahwa terjadi kenaikan kekuatan impak seiring dengan bertambahnya waktu dan kecepatan pengadukan epoksi dan serbuk kayu albasia. Kekuatan impak tertinggi terjadi pada waktu pengadukan selama 45 menit dengan kecepatan 853 rpm sebesar 0,061 (J/mm2) dan kekuatan terendah pada variasi waktu 15 menit dengan kecepatan 695 rpm sebesar 0,035 (J/mm2). Sementara itu, kekuatan tarik tertinggi adalah 20,92% yang terjadi pada variasi waktu 15 menit dengan kecepatan 695 rpm. Kekuatan terendah adalah 18,42% yang terjadi pada variasi waktu 45 menit dengan kecepatan 853 rpm. Seiring dengan bertambahnya kecepatan maka terjadinya suatu pusaran sehingga dalam analisa pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) terdapat banyak void, patahan pull out, crack deflection dan aglomerisasi pada patahan komposit. Kata kunci : waktu, kecepatan, epoksi, kekuatan tarik, kekuatan impak, serbuk kayu albasia.
xiv
